EP2994366A1 - Vorrichtung zum erzeugen eines impulses auf ein fahrzeug in einer fahrzeugquerrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum erzeugen eines impulses auf ein fahrzeug in einer fahrzeugquerrichtung

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Publication number
EP2994366A1
EP2994366A1 EP14720483.8A EP14720483A EP2994366A1 EP 2994366 A1 EP2994366 A1 EP 2994366A1 EP 14720483 A EP14720483 A EP 14720483A EP 2994366 A1 EP2994366 A1 EP 2994366A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
carrier
axis
transverse direction
unit
Prior art date
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Granted
Application number
EP14720483.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2994366B1 (de
Inventor
Tobias Kramer
Stefan Rugies
Florian Bartl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of EP2994366A1 publication Critical patent/EP2994366A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2994366B1 publication Critical patent/EP2994366B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/152—Front or rear frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R19/26—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
    • B60R19/34—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means destroyed upon impact, e.g. one-shot type

Definitions

  • the invention relates to a device for generating an impulse on a vehicle in a vehicle transverse direction, resulting from energy released when the vehicle collides with an obstacle.
  • the object of the invention is to significantly improve the performance of vehicle body structures, in particular for low-impact impact tests.
  • impact tests are meant here in which the obstacle outside of an impact energy compensating structure comes into contact with the vehicle.
  • a further object of the invention is to improve the vehicle or the vehicle structure in such a way that the vehicle experiences an impulse in the transverse direction of the vehicle when it encounters an obstacle with a low overlap and thereby experiences an offset in the transverse direction of the vehicle during the collision Vehicle or the forces acting on the occupants should be reduced.
  • the idea of the invention is based on the idea that the impulse in the vehicle transverse direction should be introduced as directly as possible into the center of gravity of the unit before it comes to hooking.
  • the entire vehicle is then also deflected in the transverse direction, ie away from the obstacle, since its momentum is transferred to the cell via conventional aggregate mounting or / and contact with body structures on the obstacle transfers.
  • this can be implemented, so that the vehicle is no longer moved directly to the barrier during impact but at least partially away from it, whereby the hooking less likely or at least as regards the degree of hooking is reduced.
  • targeted vehicle body structures which are actually not involved in the impact, ie in the region of the impact, are used for energy absorption.
  • a pressure-trained in vehicle transverse direction y support which extends substantially in the vehicle transverse direction, is present.
  • substantially in the vehicle transverse direction means that the carrier does not necessarily have to extend geometrically exactly in the vehicle transverse direction, but rather that its main extension extends at least largely in the vehicle transverse direction.
  • the device furthermore has a bearing device for fastening the carrier to the vehicle.
  • the attachment can preferably be made on a subframe (subframe).
  • An attachment / determination of the carrier to body structures, such. B. side rails is also possible.
  • the apparatus further comprises at least one actuator for displacement of the carrier in the event of an accident in a substantially vehicle transverse direction '(y-direction). The actuator ensures that during the impact, the carrier is displaced by occurring forces in the vehicle transverse direction.
  • the device has a coupling device which, at least in the case of the displacement of the carrier in the vehicle transverse direction (Y-direction) with a drive unit or another aggregate of the vehicle cooperates or is brought into operative connection and deflects the drive unit or the other unit, at least in the region of the coupling in the vehicle transverse direction relative to the body of the vehicle.
  • aggregate / drive unit is understood to mean any heavy, in particular block-like, structure of a vehicle which, due to its mass, is suitable not only to displace the entire vehicle when an impulse is initiated.
  • such units may also be gear units, electric motors, batteries or the like.
  • the deflection of a relatively heavy block-like aggregate of the vehicle makes it possible to impose an effective lateral offset on the vehicle so that the vehicle reaches a deflection before the obstacle, the wheel located in the direction of impact behind the device , receives.
  • the bearing device is designed to be sharp about a vehicle vertical axis (z-axis) or about the vehicle's vertical axis (z-axis). Deformation soft than the other vehicle axes (x-axis or y-axis) designed. In this way, in particular a slight deflection in the event of an accident, whereby a defined displacement of the carrier in the vehicle transverse direction is easier to achieve.
  • the coupling device and the carrier may be appropriate, by means of the coupling device and the carrier to support the drive unit in the z-direction, so that the carrier acts as a torque cross member for supporting moments about the vehicle transverse axis.
  • the actuating device of the device is expediently arranged in the vehicle transverse direction at least partially outside of a vehicle longitudinal member and extends at least so far outward that in the event of a collision by means of the actuator displacement of the carrier in the vehicle transverse direction (y-direction) is safely effected.
  • the actuators or if they are integral with the Carrier are formed, the carrier in the direction of impact further back arranged wheels at least partially covered.
  • the carrier together with the actuators is expedient manner in the direction of impact so far in front of a wheel, which tends to catch, arranged that before the obstacle hits the wheel, already a deflection of the unit relative to the body and thus a pulse transmission to the entire vehicle and a lateral displacement of the vehicle has taken place away from the obstacle.
  • the device according to the invention is suitable to be arranged both in the region of a vehicle front and a vehicle rear.
  • Figure 1 shows schematically a plan view of a vehicle according to the prior art before an impact on an offset to the vehicle arranged obstacle;
  • FIG. 3 the impact of a vehicle on a staggered obstacle, the vehicle having the device according to the invention
  • FIG. 4 shows the situation according to FIG. 3 after the collision, with the vehicle having a lateral offset having the invention
  • FIG. 5 shows a highly schematic representation of the device according to the invention in a perspective view of a partial region of a body structure
  • FIG. 6 shows the device according to the invention in accordance with FIG. 5 in a front view with a schematically illustrated unit
  • FIG. 8 shows schematically a bottom view of a vehicle having the device according to the invention
  • FIG. 9 an embodiment of a storage device in a schematic view
  • a vehicle 100 has two longitudinal members 102 and 103 in the direction of travel 101. Between the longitudinal members 102 and 103 is seen in the vehicle transverse direction 104, for example, a drive unit 105 is arranged. The vehicle 100 moves in
  • the obstacle 106 does not strike or only hits in a vehicle 100 according to the prior art insignificant extent on the side members 102, 103, which usually represent the essential elements for energy reduction of an impact energy in the event of an accident.
  • the obstacle 106 comes into contact with a front wheel 108, this "penetrates" almost unhindered in the vehicle body.
  • the front wheel 108 is unable to sufficiently absorb energy and will usually deform a wheel house of the vehicle 100 relatively far into the vehicle. Vehicle interior pressed. This creates the so-called hooking of the vehicle on the strongly staggered obstacle.
  • the vehicle usually experiences a torque M in the illustrated arrow direction according to FIG. 2, as a result of which the hooking is still intensified.
  • the accident course is positively influenced as shown in the overview below.
  • the obstacle 106 comes into contact with the device 2 (contact point K).
  • the device 2 undergoes an offset in the vehicle transverse direction (y-direction) relative to the vehicle 1.
  • the device 2 passes through the coupling point 15 in operative connection with the drive unit 105, whereby the drive unit 105 in the vehicle transverse direction 104 (y-direction) is taken a piece.
  • the unit 105 passes on the accident side (impact point K) opposite side with a relatively stiff portion of the body in contact, whereby the impact energy through the device 2 and the unit 102 in solid and very viable body structures, such. B. den- longitudinal beam 102 is entered.
  • This offset of the vehicle 1 causes the tendency of entanglement is minimized and also, if appropriate, a sliding of the front wheel 108 of the vehicle on the obstacle 106 is favored.
  • the damage to the vehicle 1 can be significantly minimized in such an accident situation with only slight overlap and also reduce the load on the passenger compartment.
  • a device according to the invention - which will be explained below with reference to FIGS. 5 to 7 - has at least one pressure-rigid carrier 10 extending substantially in the vehicle transverse direction y Carrier 10 is fastened by means of bearing devices 11 in a rest position, for example on an auxiliary frame 12 of the vehicle 1.
  • the device 2 according to the invention also has an actuating device 13 which serves to displace the carrier 10 in the event of an accident substantially in the vehicle transverse direction (y).
  • the actuating device 13 (see also Figure 3) protrudes in the normal state (ie before the accident) seen in the vehicle transverse direction in the expected contact area with the obstacle 106 inside. It is also in the direction of travel 101 as far as possible before the tendency to entanglement vehicle part, z. B. the front wheel 108 is arranged. This ensures that the device 1 according to the invention reliably comes into contact with the obstacle 106 in the event of an accident.
  • the actuating device according to the illustrated embodiment is designed in the manner of a slide rail or sliding cheek, which in relation to the carrier 10 in the vehicle longitudinal direction is arranged inclined at the rear that possible slipping of the obstacle 106 on a front side facing the obstacle 106 of the actuator 13 is possible.
  • the actuator 13 is as rigid as possible connected to the carrier 10, so that in case of accident, that is, in the contact case of the actuator 13 with the obstacle 106 of the carrier 10 is displaced in the vehicle transverse direction, that is, can be operated.
  • the device 2 according to the invention has a coupling device 14 which, at least in the case of the displacement of the carrier 10 in the vehicle transverse direction (y), interacts with the aggregate 105 (shown schematically in FIG. 6) or comes into operative connection.
  • the coupling device 14 consists for example of a cup-like recess in the carrier 10, in which a pin or a different kind of projection 15 engages.
  • some play is provided in order not to unintentionally transmit aggregate movements in the vehicle transverse direction y to the device according to the invention.
  • the coupling device 14 comes into positive contact with the projection 15 (that is to say in a form-locking operative connection) and deflects the unit 105 in the vehicle transverse direction y a piece.
  • the unit 105 is moved toward one of the side members 102, for example, until the unit 105 comes into contact with this side member 102 or a comparable body structure.
  • the pulse that has been transmitted to the unit 105 via the device according to the invention over a large area on a specially designed for energy absorption body structure such.
  • the relall tiv heavy unit 105 passes this pulse to the vehicle body, whereby a lateral offset of the vehicle 1 is achieved.
  • the inclination of the vehicle 1 is reduced for hooking.
  • the pulse generated in the collision in the vehicle transverse direction is introduced into the center of gravity of the unit 105 or into the unit 105 before it comes to hooking, snagging.
  • the pulse transmission from the unit 105 to the stiffer body structures is preferably carried out at a time before the obstacle collides with the front wheel, so that the vehicle offset away from the obstacle starts as early as possible.
  • the vehicle has enough time to move away sideways from the obstacle and thus the
  • the actuating device 13 protrudes laterally beyond the longitudinal beams 102, 103 viewed in the vehicle transverse direction and covers the front wheel / wheels 108 at least partially.
  • the storage device 11 is preferably designed for forces acting in the vehicle transverse direction on the carrier 10, deformation soft or hinged, so that a displacement of the carrier 10 in the vehicle transverse direction y requires only relatively small forces.
  • the storage device 11 is preferably rigid. This makes it possible to use the carrier 10 of the device 1 according to the invention in the normal case (ie, in the case of non-accident) as a torque cross member for receiving aggregate forces in the z direction.
  • the carrier 10 is fastened to the subframe 12 by means of struts 16.
  • the attachment to the subframe 12 can be rigid or articulated, in particular to be articulated around the vehicle's vertical axis (z-axis).
  • the device 2 is preferably stiffened by means of a strut 17 or a gusset plate 18, so that a bending of the outside of the side members 102 free-projecting portion of the device 2 (in particular ⁇ this affects the actuators 13) as possible prevented is.
  • the aim is to make the device 2, in particular the carrier 10 and the actuating device 13 as stiff as possible, so that in case of accident the carrier 10 is reliably displaced in the vehicle transverse direction (y-direction) when the vehicle impacts the obstacle 106 or the device 2 With. the obstacle 106 in contact.
  • a carrier which is of an i-shaped cross-section and which is preferably arranged in such a way that in that a center web 20 forming the i-shaped carrier is aligned along the vehicle vertical direction (z-axis) in order to achieve a high rigidity of the bearing device 11 for forces in the z-direction, but only a low rigidity or a relatively lower stiffness for forces in having y direction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Impulses auf ein Fahrzeug (1) in einer Fahrzeugquerrichtung (y) resultierend aus freiwerdender Energie bei einem versetzten Aufprall des Fahrzeugs (1) auf ein Hindernis (106), aufweisend: zumindest einen sich in Fahrzeugquerrichtung (y) erstreckenden, drucksteif ausgebildeten Träger (10), zumindest einer Lagerungseinrichtung (11) zur Befestigung des Trägers (10) in einer Ruhelage an einem Hilfsrahmen (12) oder einer Karosseriestruktur des Fahrzeuges (1), zumindest einer Betätigungseinrichtung (13) zur Verlagerung des Trägers (10) im Unfallfall, im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) und zumindest einer Kopplungseinrichtung (14, 15), welche zumindest im Falle der Verlagerung des Trägers (10) in Fahrzeugquerrichtung (y) mit einem Aggregat (105) zusammenwirkt oder in Wirkverbindung tritt und das Aggregat (105) zumindest im Bereich der Wirkverbindung in Fahrzeugquerrichtüng (y) relativ zur Karosserie des Fahrzeuges auslenkt.

Description

Vorrichtung zum Erzeugen eines Impulses auf ein Fahrzeug in einer Fahrzeugquerrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Impulses auf ein Fahrzeug in einer Fahrzeugquerrichtung, resultierend aus frei werdender Energie beim Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis.
Zur Erhöhung der Sicherheit moderner Kraftfahrzeuge werden seitens der Automobilhersteller große Anstrengungen unternommen, immer anspruchsvollere Kriterien von sogenannten Crashtests, insbesondere von sogenannten Offset-Crashtests zu erfüllen. Hierbei ist ein Trend dahingehend erkennbar, dass die Überlappung beim Aufprall zwischen Hindernis und Fahrzeug immer geringer wird, so dass üblicherweise vorhandene Längsträgerstrukturen einer Fahrzeugkarosserie bei aktuell geforderten Überdeckungen von lediglich 25 % gemessen von der dem Hindernis zugewandten Fahrzeugaußenseite ohne Seitenspiegel gar nicht mehr an der Kollision direkt beteiligt sind und somit als Auffangelement für die Aufprallenergie nicht mehr so wirkungsvoll sind. Aktuell bildet der sogenannte "small overlap- Test" des US-amerikanischen Instituts für Unfallforschung IIHS einen solchen Lastfall.
Vor allem bei Fahrzeugen mit längseingebautem Motor/Antriebsaggregat besteht bei diesem Crashtest die Gefahr des sogenannten "Verhakens", "Einhakens" oder "Verblockens". Das Verhaken, Einhaken oder Verblocken tritt deswegen auf, weil zur Bereitstellung ausreichender Radhausgrößen die Längsträger einer Fahrzeugkarosserie nicht beliebig weit nach außen verlegt werden können. Im Bereich z. B. vor einem Vorderrad außerhalb des Längsträgers (vordere, rechte oder linke "Fahrzeugecke") kann somit bei einem Crashtest mit geringer Überdeckung die durch den Aufprall freigesetzte Energie nicht auf direktem Wege in die hierfür vorgesehenen absorbierenden Energie Strukturen, z. B. die Fahrzeuglängsträger erfolgen. Ein solches Fahrzeug bewegt sich bei einem solchen Crashtest nach dem Aufprall fast unverändert frontal auf das Hindernis zu, wodurch das vordere, dem Hindernis zugewandte Rad frontal auf die Barriere trifft und durch den Aufprall unbeabsichtigter Weise in die Fahrgastzelle geschoben wird. Die Radaufhängungen und 'das Rad selbst sind dabei nicht geeignet, die hierbei freiwerdenden Aufprallenergien zu absorbieren.
Aus der WO 2012/110529 ist es bekannt, mittels Kragträgern und Abstützstrukturen Teile der Aufprallenergie in Längsträger einer Karosserie einzuleiten.
Aus der DE 10 2004 036 322 AI ist es bekannt,
Abweiserstrukturen vorzusehen, an denen das' Fahrzeug im Falle eines Aufpralls mit nur sehr geringer Überdeckung abgleiten soll, so dass das Fahrzeug einen seitlichen Versatz erfährt und ein Verhaken verhindert werden soll.
Aus der EP 201 53 72 ist es bekannt, auftretende Kräfte bei einem Aufprall mit geringer Überdeckung mittels eines Trägers oberhalb des Rades in die. A-Säule einer Fahrzeugkarosserie einzuleiten.
Aus der US 8152224 ist es bekannt, zusätzlich zu im Fahrzeug weiter unten liegenden Längsträgern oben liegende Längsträger vorzusehen, die eine abweisende Kontur aufweisen, um so eine Ablenkung bzw. einen seitlichen Versatz des Fahrzeuges sicher-, zustellen . Weiterhin ist es aus der US 2012/0248820 AI bekannt, mittels einer Deformationsstrebe einen Längsträger im Aufprallfall gezielt zur- Fahrzeugmitte hin zu deformieren und den deformierten Längsträgerabschnitt möglichst mit dem Antriebsaggregat in Kontakt zu bringen, um so die Aufprallenergie ins Antriebsaggregat einzuleiten.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Leistungsfähigkeit von Fahrzeugkarosseriestrukturen, insbesondere für Aufpralltests mit geringer Überdeckung deutlich zu verbessern. Insbesondere sind hier Aufpralltests gemeint, bei denen das Hindernis außerhalb einer Aufprallenergie kompensierenden Struktur mit dem Fahrzeug in Kontakt gerät.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, das Fahrzeug bzw. die Fahrzeugstruktur dahingehend zu .verbessern, dass das Fahrzeug beim Aufprall auf ein Hindernis mit geringer Überdeckung einen Impuls in Fahrzeugquerrichtung erfährt und dadurch während des Aufpralls einen Versatz in Fahrzeugquerrichtung erfährt, wodurch der Schaden am Fahrzeug bzw. die einwirkenden Kräfte auf die Insassen vermindert werden sollen.
Diese Aufgaben werden mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindungsidee baut auf dem Gedanken auf, dass der Impuls in Fahrzeugquerrichtung möglichst direkt in den Schwerpunkt des Aggregates eingeleitet werden soll, ehe es zum Einhaken kommt. Durch die Bewegung des Aggregates wird dann auch das gesamte Fahrzeug in Querrichtung, also vom Hindernis weg ausgelenkt, da es seinen Bewegungsimpuls über die konventionelle Aggregatelagerung oder/und durch den Kontakt mit Karosseriestrukturen auf der Hindernis abgewandten Seite auf die Zelle überträgt. Mit der Erfindung kann dies umgesetzt werden, so dass das Fahrzeug sich beim Aufprall nicht mehr direkt auf die Barriere zubewegt sondern zumindest teilweise von dieser weggeleitet wird, wodurch das Einhaken weniger wahrscheinlich oder zumindest hinsichtlich des Grades des Einhakens vermindert ist. Erfindungsgemäß werden also gezielt Fahrzeugkarosseriestrukturen, die eigentlich gar nicht am Aufprall beteiligt sind, d. h. im Bereich des Aufpralls liegen, zur Energieabsorption herangezogen.
Dies gelingt mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei ein in Fahrzeugquerrichtung y druckstreif ausgebildeter Träger, der sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckt, vorhanden ist. "Im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung" bedeutet dabei, dass der Träger nicht unbedingt geometrisch exakt in Fahrzeugquerrichtung verlaufen muss, sondern vielmehr, dass dessen Haupterstreckung sich zumindest größtenteils in Fahrzeugquerrichtung erstreckt.
Die Vorrichtung weist weiterhin eine Lagerungseinrichtung zur Befestigung des Trägers am Fahrzeug auf. Die Befestigung kann dabei bevorzugt an einem Hilfsrahmen (Aggregateträger) erfolgen. Eine Befestigung/Festlegung des Trägers an Karosseriestrukturen, wie z. B. Längsträgern ist aber ebenfalls möglich. Die Vorrichtung weist weiterhin zumindest eine Betätigungseinrichtung zur Verlagerung des Trägers im Unfallfall in im Wesentlichen Fahrzeugquerrichtung ' ( y-Richtung) auf. Die Betätigungseinrichtung stellt sicher, dass während des, Aufpralls der Träger durch auftretende Kräfte in Fahrzeugquerrichtung verlagert wird.
Des Weiteren besitzt die Vorrichtung eine Kopplungseinrichtung, welche zumindest im Falle der Verlagerung des Trägers in Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) mit einem Antriebsaggregat oder einem sonstigen Aggregat des Fahrzeuges zusammenwirkt oder in Wirkverbindung gebracht wird und das Antriebsaggregat oder das sonstige Aggregat zumindest im Bereich der Kopplung in Fahrzeugquerrichtung relativ zur Karosserie des Fahrzeuges auslenkt .
Unter "Aggregat/Antriebsaggregat" im Sinne der Erfindung ist jede schwere, insbesondere blockartige Struktur eines Fahrzeuges zu verstehen, die aufgrund ihrer Masse geeignet ist, bei Einleitung eines Impulses das gesamte Fahrzeug nicht nur unwesentlich zu verlagern. Beispielsweise können solche Aggregate auch Getriebeeinheiten, Elektromotoren, Batterien oder dergleichen sein.
Bei der Erfindung ist von besonderem Vorteil, dass durch die Auslenkung eines relativ schweren blockartigen Aggregates des Fahrzeuges es möglich ist, dem Fahrzeug einen wirksamen seitlichen Versatz aufzuzwingen, so dass das Fahrzeug bevor das Hindernis, das in Aufprallrichtung hinter der Vorrichtung liegende Rad erreicht eine Auslenkung, erhält.
Mit der Erfindung gelingt es somit, beim Frontalaufprall, insbesondere beim offset-Frontalaufprall eine Schadenminimierung am Fahrzeug zu erreichen. Die vorgeschlagene Vorrichtung zeichnet sich durch geringe Herstellkosten aus und ist insbesondere - wie weiter unten beschrieben - geeignet, im Rahmen einer Funktionsintegration im Unfallfall als sogenannter Impulsquerträger zum Einleiten eines Impulses in das Aggregat und im Normalbetrieb des Fahrzeuges als Drehmomentquerträger zu wirken.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Lagerungseinrichtung um eine Fahrzeughochachse (z-Achse) schar- nierend ausgebildet oder um die Fahrzeughochachse (z-Achse) verformungsweicher als um die übrigen Fahrzeugachsen (x-Achse oder y-Achse) ausgestaltet. Hierdurch gelingt insbesondere ein leichtes Auslenken im Unfallfall, wodurch eine definierte Verlagerung des Trägers in Fahrzeugquerrichtung leichter erzielbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Lagerungseinrichtung als Gelenkeinrichtung oder als Deformationsteil oder als Deformationsbaugruppe ausgebildet.
Es bietet sich gegebenenfalls an, die Kopplungseinrichtung mit dem Antriebsaggregat im Bereich einer Raumachse (x-Achse, y- Achse oder z-Achse) durch einen Aggregateschwerpunkt zusammenwirken zu lassen, wobei durch die Impulseinleitüng in hohem Maße eine translatorische Verschiebung des Aggregates relativ zum Fahrzeug erreicht werden kann. Es werden hierdurch Kippmomente vermieden, die den erreichbaren Versatz des Fahrzeuges in Fahrzeugquerrichtung mindern könnten.
Zur Erreichung einer Funktionsintegration bietet es sich gegebenenfalls an, mittels der Kopplungseinrichtung und dem Träger das Antriebsaggregat in z-Richtung abzustutzen, so dass der Träger als Drehmomentquerträger zur Abstützung von Momenten um die Fahrzeugquerachse fungiert.
Die Betätigungseinrichtung der Vorrichtung ist zweckmäßiger Weise in Fahrzeugquerrichtung gesehen zumindest teilweise außerhalb eines Fahrzeuglängsträgers angeordnet und reicht zumindest derart weit nach außen, dass im Kollisionsfall mittels der Betätigungseinrichtung eine Verlagerung des Trägers in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) sicher bewirkbar ist.
In Aufprallrichtung gesehen, ist es dabei zweckmäßig, dass die Betätigungseinrichtungen oder sofern diese einstückig mit dem Träger ausgebildet sind, der Träger in Aufprallrichtung weiter hinten angeordnete Räder zumindest teilweise überdeckt. Der Träger zusammen mit den Betätigungseinrichtungen ist dabei zweckmäßiger Weise in Aufprallrichtung soweit vor einem Rad, welches zum Verhaken neigt, angeordnet, dass bevor das Hindernis auf das Rad trifft, bereits eine Auslenkung des Aggregates relativ zur Karosserie und somit eine Impulsübertragung auf das gesamte Fahrzeug und eine seitliche Verlagerung des Fahrzeuges vom Hindernis weg stattgefunden hat.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist geeignet, sowohl im Bereich einer Fahrzeugfront als auch eines Fahrzeughecks angeordnet zu werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale finden sich in den Unteransprüchen oder den nachfolgenden detaillierten Figurenbeschreibung .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert.. Es zeigen:
Figur 1: schematisch eine Draufsicht auf ein Fahrzeug gemäß dem Stand der Technik vor einem Aufprall auf ein versetzt zum Fahrzeug angeordnetes Hindernis;
Figur 2: die Situation gemäß Figur 1 nach dem Aufprall, wobei das Hindernis das Vorderrad des Fahrzeuges bereits verschoben hat;
Figur 3: den Aufprall eines Fahrzeuges auf ein versetzt angeordnetes Hindernis, wobei das Fahrzeug die erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist; Figur 4: die Situation gemäß Figur 3 nach der Kollision, wobei das Fahrzeug aufweisend die Erfindung einen seitlichen Versatz vollzogen hat;
Figur 5: stark schematisiert die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht auf einen Teilbereich einer Karosseriestruktur;
Figur 6: die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Figur 5 in einer Frontalansicht mit schematisch dargestelltem Aggregat;
Figur 7: eine vergrößerte Ansicht auf die erfindungsgemäße
Vorrichtung mit schematisch dargestellten Verlagerungseinrichtungen;
Figur 8 : schematisch eine Unteransicht auf ein Fahrzeug aufweisend die erfindungsgemäße Vorrichtung
Figur 9: eine Ausführungsform einer Lagerungseinrichtung in schematischer Ansicht;
Einleitend soll anhand der Figuren 1 und 2 der Unfallfall bei einem Fahrzeug gemäß dem Stand der Technik erläutert werden. Ein Fahrzeug 100 weist in Fahrtrichtung 101 zwei Längsträger 102 und 103 auf. Zwischen den Längsträgern 102 und 103 ist in Fahrzeugquerrichtung 104 gesehen, beispielsweise ein Antriebsaggregat 105 angeordnet. Das Fahrzeug 100 bewegt sich in
Fahrtrichtung 101 auf ein Hindernis 106 zu, welches beispielsweise eine Überdeckung Ü in Höhe von lediglich 25 % aufweist. Das Fahrzeug weist weiterhin üblicherweise einen
Stoßfängerquerträger 107 auf.
Im Unfallfall (vgl. Figur 2) trifft das Hindernis 106 bei einem Fahrzeug 100 gemäß dem Stand der Technik nicht oder nur in unwesentlichem Maße auf die Längsträger 102, 103, welche üblicherweise die wesentlichen Elemente zum Energieabbau einer Aufprallenergie im Unfallfall darstellen. Das Hindernis 106 gelangt mit einem Vorderrad 108 in Kontakt, wobei dieses nahezu ungehindert in die Fahrzeugkarosserie "eindringt". Das Vorderrad 108 ist dabei nicht in der Lage, in ausreichendem Maße Energie zu absorbieren und wird üblicherweise ein Radhaus des Fahrzeugs 100 deformierend relativ weit in den . Fahrzeuginnenraum eingedrückt. Hierdurch entsteht das sogenannte Verhaken des Fahrzeuges am stark versetzt angeordneten Hindernis. Durch den Aufprall erfährt das Fahrzeug üblicherweise ein Drehmoment M in dargestellter Pfeilrichtung gemäß Figur 2, wodurch das Verhaken noch verstärkt wird.
Dem gegenüber wird bei einem Fahrzeug 1, welches mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zum Erzeugen eines Impulses auf das Fahrzeug 1 in Fahrzeugquerrichtung y ausgestattet ist, der Unfallverlauf wie überblicksartig nachfolgend dargestellt positiv beeinflusst. Beim Aufprall des Fahrzeugs 1 auf das Hindernis 106 gelangt das Hindernis 106 mit der Vorrichtung 2 in Kontakt (Kontaktstelle K) . Somit erfährt die Vorrichtung 2 relativ zum Fahrzeug 1 einen Versatz in vorwiegend Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) . Die Vorrichtung 2 gelangt dabei über die Koppelstelle 15 in Wirkverbindung mit dem Antriebsaggregat 105, wodurch das Antriebsaggregat 105 in Fahrzeugquerrichtung 104 (y-Richtung) ein Stück mitgenommen wird. Das Aggregat 105 gelangt dabei auf der der Unfallseite (Aufprallstelle K) gegenüberliegenden Seite mit einem relativ steifen Bereich der Karosserie in Kontakt, wodurch die Aufprallenergie über die Vorrichtung 2 und das Aggregat 102 in massive und sehr tragfähige Karosseriestrukturen, wie z. B. den- Längsträger 102 eingetragen wird. Hierdurch gelingt es, zumindest einen Teil der Aufprallenergie derart umzuleiten, dass das Fahrzeug in seinem Frontbereich oder allgemeiner gesagt, im Kollisionsbereich ei- nen Impuls in Fahrzeugquerrichtung erfährt, wodurch das Fahrzeug über eine Strecke S - zumindest im Frontbereich des Fahrzeuges - vom Hindernis 106 wegbewegt wird. Dieser Versatz des Fahrzeuges 1 bewirkt, dass die Tendenz des Verhakens minimiert wird und zudem gegebenenfalls ein Abgleiten des Vorderrades 108 des Fahrzeuges am Hindernis 106 begünstigt wird. Hierdurch lassen sich bei einer derartigen Unfallsituation mit nur geringer Überdeckung die Schäden am Fahrzeug 1 deutlich minimieren und die Belastung auf die Fahrgastzelle ebenfalls reduzieren .
Um diesen Effekt, wie er anhand der Figuren 3 und 4 erläutert wurde, zu erreichen, besitzt eine erfindungsgemäße Vorrichtung - die nachfolgend anhand der Figuren 5 bis 7 erläutert werden wird - zumindest einen sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung y erstreckenden drucksteif ausgebildeten Träger 10. Der Träger 10 ist mittels Lagerungseinrichtungen 11 in einer Ruhelage, beispielsweise an einem Hilfsrahmen 12 des Fahrzeugs 1, befestigt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 weist zudem eine Betätigungseinrichtung 13 auf, welche zur Verlagerung des Trägers 10 im Unfallfall im Wesentlichen im Fahrzeugquerrichtung (y) dient. Die Betätigungseinrichtung 13 (vgl. auch Figur 3) ragt im Normalzustand (d. h. vor dem Unfallfall) in Fahrzeugquerrichtung gesehen in den zu erwartenden Kontaktbereich mit dem Hindernis 106 hinein. Sie ist zudem in Fahrtrichtung 101 möglichst weit vor dem zur Verhakung neigenden Fahrzeugteil, z. B. dem Vorderrad 108 angeordnet. Hierdurch ist sichergestellt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 im Unfallfall mit dem Hindernis 106 sicher in Kontakt gerät. Weiterhin ist die Betätigungseinrichtung gemäß der dargestellten Ausführungsform nach Art einer Gleitschiene oder Abgleitwange ausgebildet, die gegenüber dem Träger 10 derart in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten geneigt angeordnet ist, dass möglichst ein Abgleiten des Hindernisses 106 auf einer den Hindernis 106 zugewandten Frontseite der Betätigungseinrichtung 13 möglich ist. Die Betätigungseinrichtung 13 ist dabei möglichst starr mit dem Träger 10 verbunden, sodass im Unfallfall, das heißt im Kontaktfall der Betätigungseinrichtung 13 mit dem Hindernis 106 der Träger 10 in Fahrzeugquerrichtung verlagert, das heißt betätigt werden kann.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 eine Kopplungseinrichtung 14 auf, welche zumindest im Falle der Verlagerung des Trägers 10 in Fahrzeugquerrichtung (y) mit dem Aggregat 105 (schematisch dargestellt in Figur 6) zusammenwirkt oder in Wirkverbindung tritt. Die Kopplungseinrichtung 14 besteht dabei beispielsweise aus einer tassenartigen Ausnehmung im Träger 10, in die ein Pin oder ein andersartiger Vorsprung 15 eingreift. Bevorzugt ist dabei in Fahrzeugquerrichtung y, zwischen dem Vorsprung 15 und der Kopplungseinrichtung 14 im Normalzustand etwas Spiel vorgesehen, um Aggregatebewegungen in Fahrzeugquerrichtung y nicht unbeabsichtigter Weise auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zu übertragen.
Im Unfallfall gelangt die Kopplungseinrichtung 14 mit dem Vorsprung 15 in formschlüssigen Kontakt (d. h. in formschlüssiger Wirkverbindung) und lenkt das Aggregat 105 in Fahrzeugquerrichtung y ein Stück aus. Dabei wird das Aggregat 105 im Unfallfall beispielsweise auf einen der Längsträger 102 zubewegt, bis das Aggregat 105 mit diesem Längsträger 102 oder einer vergleichbaren Karosseriestruktur in Kontakt gelangt.
Hierdurch wird der Impuls, der über die erfindungsgemäße Vorrichtung auf das Aggregat 105 übertragen wurde, großflächig auf eine zur Energieaufnahme speziell ausgebildete Karosseriestruktur, wie z. B. den Längsträger 102 übertragen. Das relall tiv schwere Aggregat 105 gibt diesen Impuls an die Fahrzeugkarosserie weiter, wodurch ein seitlicher Versatz des Fahrzeuges 1 erreicht wird. Hierdurch wird die Neigung des Fahrzeuges 1 zum Verhaken vermindert.
Dies gelingt, da erfindungsgemäß der bei der Kollision entstehende Impuls in Fahrzeugquerrichtung in den Schwerpunkt des Aggregates 105 bzw. in das Aggregat 105 eingeleitet wird, ehe es zum Einhaken, Verhaken kommt. Die Impulsübertragung vom Aggregat 105 auf die steiferen Karosseriestrukturen erfolgt dabei bevorzugt bereits zu einem Zeitpunkt, bevor das Hindernis mit dem Vorderrad kollidiert, so dass der Fahrzeugversatz vom Hindernis weg möglichst früh einsetzt. Durch diese Maßnahme hat beispielsweise das Fahrzeug genug Zeit sich seitlich vom Hindernis wegzubewegen und somit die
Verhakungswahrscheinlichkeit zu verringern.
Die Betätigungseinrichtung 13 ragt dabei in Fahrzeugquerrichtung gesehen über die Längsträger 102, 103 seitlich hinaus und überdeckt das Vorderrad / die Vorderräder 108 zumindest teil¬ weise. Die Lagerungseinrichtung 11 ist dabei vorzugsweise für Kräfte, die in Fahrzeugquerrichtung auf den Träger 10 wirken, verformungsweich oder scharnierend ausgebildet, so dass eine Verlagerung des Trägers 10 in Fahrzeugquerrichtung y nur relativ geringe Kräfte erfordert. Für Kräfte, die in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) auf den Träger wirken, ist die Lagerungseinrichtung 11 bevorzugt steif ausgebildet. Dies ermöglicht es, den Träger 10 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 im Normalfall (d. h. im Nichtunfallfall) als Drehmomentquerträger zur Aufnahme von Aggregatekräften in z-Richtung zu benutzen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 ist der Träger 10 mittels Streben 16 am Hilfsrahmen 12 befestigt. Die Befestigung am Hilfsrahmen 12 kann starr oder gelenkig, insbesondere um die Fahrzeughochachse (z-Achse) gelenkig ausgebildet sein. Im Übergangsbereich zwischen dem Träger 10 und der Betätigungseinrichtung 13 ist die Vorrichtung 2 bevorzugt mittels einer Strebe 17 oder einem Knotenblech 18 ausgesteift, sodass ein abknicken des außerhalb der Längsträger 102 freikragenden Bereichs der Vorrichtung 2 (ins¬ besondere betrifft dies die Betätigungseinrichtungen 13) möglichst verhindert ist. Ziel ist es, die Vorrichtung 2, insbesondere den Träger 10 und die Betätigungseinrichtung 13 möglichst steif auszubilden, damit im Unfallfall der Träger 10 zuverlässig in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) verlagert wird, wenn das Fahrzeug auf das Hindernis 106 aufprallt bzw. die Vorrichtung 2 mit. dem Hindernis 106 in Kontakt gerät.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 8 wird der so vom Hindernis 106 auf die Vorrichtung 2 übertragene Impuls mittels einer Stütze 19 und einer geeigneten Krafteinleitungseinrichtung 20 in das Aggregat, insbesondere das Antriebsaggregat 105 eingeleitet. Dabei kann die Stütze 19, wie in Figur 8 mit durchgezogenen Linien dargestellt sowohl als Zug- und Druckstrebe ausgebildet sein um Kräfte in beiden Richtungen auf das Aggregat 105 übertragen zu können. Gleichwohl können beispielsweise auch zwei Stützen 19, 19' (19' in Figur 8 gestrichelt gezeichnet) vorhanden sein, wobei die Stütze 19' über eine korrespondierend ausgebildete Krafteinleitungseinrichtung 20' die entstehenden Kräfte in das Aggregat 105 einleitet. In einem solchen Fall können die Stützen 19, 19' lediglich als Druckstützen ausgebildet sein um mittels des Trägers 10 Kräfte in beiden Richtungen (das heißt in beiden Fahrzeugquerrichtungen) auf das Aggregat 105 übertragen können.
Zur Ausgestaltung einer vorbeschriebenen Lagerungseinrichtung 11 (Fig. 9) bietet sich beispielsweise ein im Querschnitt i- förmiger Träger an, welcher bevorzugt derart angeordnet ist, dass ein den i-förmigen Träger ausbildender Mittelsteg 20 entlang der Fahrzeughochrichtung (z-Achse) ausgerichtet ist, um eine hohe Steifigkeit der Lagerungseinrichtung 11 für Kräfte in z-Richtung zu erreichen, jedoch nur eine geringe Steifigkeit oder eine relativ geringere Steifigkeit für Kräfte in y- Richtung aufweist.
Bezugszeichenliste
100 Fahrzeug
101 Fahrtrichtung
102/103 Längsträger
104 Fahrzeugrichtung
105 Antriebsaggregat
106 Hindernis
107 Stoßfangquerträger
108 Vorderrad
Ü Überdeckung
S Strecke
K Kontaktstelle
1 Fahrzeug
2 Vorrichtung
y, z . Fahrzeugrichtungen
10 Träger
11 Lagerungseinrichtung
12 Hilfsrahmen
13 Betätigungseinrichtung
14 Kopplungseinrichtung
15 Vorsprung
16 Streben
17 Strebe
18 Knotenblech
19, 19' Stütze
20, 20' Krafteinleitungseinrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Impulses auf ein Fahrzeug (1) in einer Fahrzeugquerrichtung (y) resultierend aus freiwerdender Energie bei einem versetzten Aufprall des Fahrzeugs (1) auf ein Hindernis (106), aufweisend:
- zumindest einen sich in Fahrzeugquerrichtung . (y) erstreckenden, drucksteif ausgebildeten Träger (10) ,
zumindest einer Lagerungseinrichtung (11) zur Befestigung des Trägers (10) in einer Ruhelage an einem Hilfsrahmen (12) oder einer Karosseriestruktur des Fahrzeuges (1), zumindest einer Betätigungseinrichtung (13) zur Verlagerung des Trägers (10) im Unfallfall, irrr Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) und
- zumindest einer Kopplungseinrichtung (14, 15), welche zumindest im Falle der Verlagerung des Trägers (10) in
Fahrzeugquerrichtung (y) mit einem Aggregat (105) zusammenwirkt oder in Wirkverbindung tritt und das Aggregat (105) zumindest im Bereich der Wirkverbindung in Fahrzeugquerrichtung (y) relativ zur Karosserie des Fahrzeuges auslenkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch.1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinrichtung (11) um eine Fahrzeughochachse (z- Achse) schärnierend ausgebildet ist oder um die Fahrzeughochachse (z-Achse) verformungsweicher als um die übrigen Fahrzeugachsen (x-Achse, y-Achse) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungseinrichtung (11) als Gelenkeinrichtung oder als Deformationsteil/-baugruppe ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,- dass die Kopplungseinrichtung (14) mit dem Aggregat (105) im Bereich einer Raumachse (x-Achse, y-Achse, z-Achse) durch einen AggregatSchwerpunkt' zusammen¬ wirkt.
5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (14, 15) im Normalbetrieb des Fahrzeugs (1) das Aggregat (105) in z-Richtung abstützt und der Träger (10) so als Drehmo- , mentquerträger zur Abstützung von Momenten um die Fahrzeug¬ querachse (y-Achse) fungiert.
6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (13) in Fahrzeugquerrichtung (y) gesehen, zumindest teilweise außerhalb eines Fahrzeuglängsträgers (102/103) angeordnet ist und in diese Richtung zumindest derart weit nach außen reicht, dass im Kollisionsfall mittels der Betätigungseinrichtung (13) eine Verlagerung des Trägers (10) in y- Richtung bewirkbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (13) endseitige Abrundungen oder Abschrägungen des Trägers (10) sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) und das Aggregat (105) im Normalbetrieb des Fahrzeugs (1) entkoppelt sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kinematik, die Verformbar- keiten der Einzelteile, die Elastizitäten und die freien Verlagerungswege der Vorrichtung und des Aggregats (105) derart ausgelegt sind, dass bei gegebenen Anforderungen e nes teilüberdeckten Aufpralltests das Aggregat (105) auf einer der Aufprallseite abgewandten Seite mit einer Karos Seriestruktur des Fahrzeugs (1) in Kontakt gelangt.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung im Bereich der Front oder eines Hecks eines Fahrzeugs (1) angeordnet ist
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